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Apostila de Performance - R0_1.pdf
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Foto : Alexandre Barros / APOVOOS
Introdução
Engenharia de Operações
Prezados Comandantes e Co-Pilotos :
Este material foi preparado com o intuito de servir como guia para relembrar alguns conceitos sobre Performance.
Eventualmente podem haver revisões em seu conteúdo, as quais serão publicadas na biblioteca eletrônica da Empresa. Caso haja algumadiscrepância deste guia em relação aos manuais das aeronaves, ououtras informações de fontes oficiais, estas últimas deverão sempre prevalecer.
O conteúdo deste manual não poderá ser reproduzido em parte, ou em sua totalidade, sem a prévia autorização expressa do autor.
Qualquer dúvida, favor entrar em contato com a Engenharia de Operações.
® C.E.A.P. Proibida a reprodução sem autorização expressa Rev.0 - 25/03/2002
Parte 1
Engenharia de Operações® C.E.A.P. Proibida a reprodução sem autorização expressa Rev.0 - 25/03/2002
Parte 1
Engenharia de Operações® C.E.A.P. Proibida a reprodução sem autorização expressa Rev.0 - 25/03/2002
Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
Hoje em dia, as aeronaves mais modernas são equipadas com motores turbofan. Estes motores são bastante confiáveis, possibilitando vários anos de serviço sem problemas.
Por outro lado, por serem tão confiáveis, e pelas limitações de simular com fidelidade algumas falhas de motor faz com que muitas tripulações sintam-se despreparadas para diagnosticar problemas que possam estar acontecendo nos motores.
O objetivo desta apresentação é passar para os tripulantes alguns conceitos básicos sobre o funcionamento dos motores, assim como informações pertinentes sobre possíveis falhas que podem ocorrer nos motores, especialmente as mais difíceis de simular.
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
Aparentemente, quanto maiores as sensações de barulho e vibração(fator “susto”), maior é a tendência das tripulações tentarem diagnosticar o problema imediatamente, ao invés de “voar a aeronque sempre deve ser a prioridade.
Apesar dos simuladores de vôo terem melhorado o nível de treinamento de pilotos, muitos deles não estão programados para simular o barulho, a vibração e as forças aerodinâmicas reais que certas falhas de motor causam.
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Introdução ao Jato
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
Os 4 passos básicos dos motores de combustão interna são :
1)Admissão de ar (e combustível)
2)Compressão do ar (e combustível)
3)Combustão
4)Expansão e exaustão, onde a energia convertida é colocada em uso
Estes princípios são exatamente os mesmos, tanto para um jato, quanto para o motor de um carro, porém com a diferença que nos motores de carros, estes processos ocorrem no mesmo lugar (cabeça do cilindro) e em momentos diferentes, enquanto que no motor a jato, estes processos ocorrem ao mesmo tempo, e em lugares diferentes
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
Como resultado desta diferença fundamental, o motor a jato tem schamadas :
1) Seção de Admissão
2) Seção de Compressão
3) Seção de Combustão
4) Seção de Exaustão
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
• O primeiro componente do motor que o ar encontra é o “inlet cowl”. Sua função é guiar o ar de maneira uniforme através da entrada de ar do motor.
• A seguir, o ar encontra o compressor, que tem a função de pegar um enorme volume de ar e comprimi-lo a razões que variam de 1/10 a 1/15 do volume que ele possuia fora do motor. Vale lembrar que este volume de ar deve ser contínuo, e não em pulsos.
A compressão do ar é realizada por um disco giratório com vários aerofólios, chamados palhetas, dispostas com um determinado ângulo. Cada palheta tem o formato de uma hélice em miniatura, e este ângulo em que elas estão dispostas é chamado de ângulo de ataque. Estesdiscos são movidos pela turbina
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
• Para atingir altos graus de compressão como os mencionados anteriormente, são necessários diversos estágios de compressor em linha como este descrito anteriormente.
Disco do compressor com palhetas 9 estágios de compressor
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
• Conforme o ar vai sendo comprimido, ele aumenta sua velocidade,temperatura e pressão. Conseqüentemente, terá um comportamento diferente do ar antes de sua admissão. Em particular, isto significa que a velocidade dos rotores na parte traseira do compressor deverá ser mais elevada que em sua parte dianteira. A solução encontrada para este problema é construir motores onde os primeiros estágios do compressor giram a uma determinada velocidade, enquanto que os estágios finais giram a uma velocidade mais elevada. Para isso, devem estar ligados a turbinas separadas através de eixos separados
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
• A maioria dos motores a jato atuais possuem 2 conjuntos distintos de componentes rotativos. O compressor traseiro, ou compressor de alta pressão, está conectado, através de um eixo vazado, à turbina de alta pressão. Isto é chamado de Rotor. A ele vamos nos referir por “N2”
• O compressor frontal, ou de baixa pressão, fica na frente do compressor de alta pressão, e a turbina que vai -lo fica atrás da turbina que movimenta o compressor de alta pressão. O compressor de baixa pressão está conectado à turbina de baixa pressão atravum eixo que passa por dentro do furo do eixo do N2. A ele vamos nos referir por “N1”
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N1 N2
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
• Os rotores de N1 e N2 não estão conectados mecanicamente de nenhuma maneira. Conforme o ar flui dentro do motor, cada rotor está livre para operar em sua velocidade mais eficiente. A velocidade de rotação de cada um deles pode ser verificada no cockpit pelos instrumentos de N1 RPM e N2 RPM, sendo que cada um deles tem seus próprios limites.
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Engenharia de Operações
Motores Turbofan
• Um motor turbofan nada mais é que um motor jato onde o primeiro estágio do compressor tem um diâmetro maior que o resto do motor. Este estágio mais largo é chamado de “fan”.
• O ar que passa através do fan na região mais interna de seu diâmetro também passará pelos outros estágios do compressor e nas etapas seguintes do núcleo do motor (este fluxo de ar é chamado “core air”. Enquanto isso, o ar que passa pela região mais externa do diâmetro do fan não passará pelo núcleo do motor, e sim por fora dele. Este fluxo de ar é chamado “bypass air”. A relação entre o bypass air e o core air é chamada “bypass ratio”
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Fan
Bypass Air
Core Air
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Motores Turbofan
• O ar acelerado pelo fan contribui de maneira significativa para o empuxo produzido pelo motor. Em grandes motores, como por exemplo os que equipam aeronaves do porte do 757, 767 ou 747, algo em torno de ¾ do empuxo gerado pelo motor são desenvolvidos pelo fan.
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Parte 1
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
Estol de Compressor (Compressor Surge / Stall)
• Em modernos motores turbofan, o estol de compressor é um evento raro. Se este evento ocorrer durante regimes de alta potência nadecolagem, a tripulação vai ouvir um som bastante alto, acompanhado de uma guinada (yaw) e vibração. Este som será muito mais alto que o barulho normalmente produzido pelo motor, e provavelmente mais alto que qualquer barulho que a tripulação já tenha ouvido em serviço.
• Muitas vezes, pode ser confundido com o estouro de um pneu ou até uma bomba na aeronave. A tripulação pode ficar bastante assustada com o barulho.
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
Estol de Compressor (Compressor Surge / Stall)
• O Estol de compressor pode ser causado por deterioração do motor, por ingestão de pássaro ou gelo, ou ainda pode ser o barulho final de uma falha severa de motor. Ele é resultado de uma instabilidade na fase de compressão do ciclo de operação do motor.
• Em um motor a jato, a compressão é feita aerodinamicamente conforme o ar passa pelos estágios do compressor. Este ar que flui pelos aerofólios pode sofrer um estol assim como o que ocorre nas asas de uma aeronave. Quando ocorre este estol, a passagem de ar se torna instável, e o compressor deixa de comprimir o ar de entrada por alguns instantes. Porém, o ar em alta pressão que já estava atrás da zona de estol escapa para a frente, passando pelo compressor e pelo inlet do motor
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Engenharia de Operações
Estol de Compressor (Compressor Surge / Stall)
Ar em AltaPressão
Estol deCompressor
Zona deBaixa
Pressão
Explosão e SaídaDe Ar
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
Estol de Compressor (Compressor Surge / Stall)
• Este escape de ar é bastante rápido, acompanhado de um barulho similar a uma explosão, e algumas vezes de chamas que saem tanto do inlet como da parte traseira do motor. Os instrumentos podem mostrar alto EGT, EPR, ou variações de rotação. Mas, muitas vezes, este evento é tão rápido que os instrumentos não tem tempo de responder.
• Uma vez que o ar escapa do motor, a razão para a instabilidade pode se “auto corrigir”, e o processo de compressão pode se restabelecer sozinho. Um único estol e a sua recuperação ocorrem em frações de segundo. Dependendo da razão que causou a instabilidade no compressor, podemos ter :
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
Estol de Compressor (Compressor Surge / Stall)
• 1) Apenas um estol com auto-recuperação
• 2) Múltiplos estóis antes de uma auto-recuperação
• 3) Múltiplos estóis requerendo ação da tripulação para a recupe
• 4) Estol não recuperável
• Para procedimentos detalhados, as tripulações devem seguir os checklists e procedimentos de emergência apropriados para a sua aeronave. Porém, em geral, o que ocorre é um único estol com auto-recuperação, já que os motores mais recentes têm lógicas de fuel flow que ajudam o motor a se recuperar sozinho, sem ação da tripulação.
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Engenharia de Operações
Estol de Compressor (Compressor Surge / Stall)
• Estol único com auto-recuperação : A tripulação vai ouvir um ou dois estrondos. Os instrumentos vão flutuar tão rapidamente, que só seria percebida se alguém estivesse olhando para os instrumentos no momento do estol.
• Múltiplos Estóis com auto-recuperação : Neste caso, os estrondos são separados por alguns segundos, podendo se repetir por duas ovezes. Talvez seja notada algum aumento no EGT.
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Engenharia de Operações
Estol de Compressor (Compressor Surge / Stall)
• Estol recuperável após ação da tripulação : Quando os estóis ocorrem como no caso anterior, mas não param, a tripulação tem de tomar uma ação para estabilizar o motor. As flutuações e estrondos continuarão até que a manete seja colocada em “idle”. Se não for tomada nenhuma ação da tripulação em um caso como esses, o motorsofrerá sucessivos estóis, podendo sofrer danos que o levariam a falhar completamente.
• Estol não recuperável : Neste caso, haverá um único estrondo, e o motor será desacelerado a zero. Este tipo de falha pode ocorrer com dando severos no motor, ou então até sem causar nenhuma falha.
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Engenharia de Operações
Flameout
• O flameout é uma condição onde o processo de queima no combustor para. Ele será acompanhado por uma queda no EGT, na rotação, e no EPR. Se a velocidade de rotação do motor cair abaixo de idle, podem haver outros sintomas, como avisos de baixa pressão de óleo, ou de geradores saindo da barra.
• O flameout pode ser resultado de um motor que ficou sem combustível, condições climáticas severas, cinzas vulcânicas, problemas nos sistemas de controle do motor, ou de uma operação instável do motor.
• Múltiplos flameouts podem resultar em uma grande variedade de mensagens no cockpit, como perda do sistema elétrico, pneumático e hidráulico. Estas situações já levaram tripulações a tirar conclerradas, tentando fazer troubleshooting dos sistemas, enquanto que a causa principal era falta de potência no motor.
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Flameout
• Algumas aeronaves têm mensagens de EICAS dedicadas a alertar as tripulações quando a rotação de um motor cai abaixo de idle em vôo (geralmente são as mensagens de ENG FAIL ou ENG THRUST)
• É difícil ocorrer um flameout no regime de decolagem (10% do total). Normalmente eles ocorrem em regimes intermediários ou baixos, como em cruzeiro ou descida. Durante estes regimes, normalmente o autopilot está sendo utilizado. Ele compensará a assimetria de potência dentro de seus limites e deverá ser desconectado. Isto deverá ser acompanhado de pronta ação da tripulação sobre os comandos para manter a atitude normal de vôo. Quando não houverem referências visuais (IMC, noturno ou transoceânico), a possibilidade de atitude anormal aumenta. Condições de baixa potência com o autopilot ligado já levaram aeronaves a antrar em atitudes anormais não recuperáveis (several upset recovery)
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Engenharia de Operações
Flameout
• Uma vez que o suprimento de combustível volta ao normal, o motorpoderá ser ligado novamente, conforme previsto nos manuais da aeronave.
• Uma partida satisfatória deverá ser confirmada com referência a todos os parâmetros primários dos motor. Usar apenas o N1, já levou a algumas confusões, já que em algumas condições de vôo, o N1 de “windmilling” pode ser muito similar ao de um motor em “flight idle”
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Engenharia de Operações
Fogo no motor (Engine Fire)
• Fogo no motor é normalmente reconhecido pela tripulação através de avisos no cockpit ou então por comunicação com a torre de controle.
• Mais uma vez, a prioridade deverá ser “voar a aeronave” antes de cuidar do fogo. Foi demonstrado que mesmo em situações de indicade fogo imediatamente após a decolagem, o procedimento mais adequado é continuar a subida até uma altitude segura antes de cuidar do fogo. Poderão haver danos materiais na nacele, porém, a prioridade da tripulação deverá ser assegurar que a aeronave continuará voando com segurança. Muitas vezes a torre de controle acaba reportando fogo no motor ao avistar uma aeronave que teve um estol de compressor.
• Em um evento como esse, a tripulação deverá seguir os checklists específicos de sua aeronave.
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Engenharia de Operações
Tailpipe Fire
• Um dos eventos mais alarmantes para passageiros, comissários, pessoal de terra e até da torre de controle é o tailpipe fire.
• Combustível pode empoçar na carcaça da turbina, e ser jogado para fora durante a partida ou corte do motor, e então entrar em igniIsso pode resultar em uma chama bastante visível e longa na parte traseira do motor. Já foram iniciadas evacuações de passageiros nestas situações, causando ferimentos sérios.
• Pode não haver nem indicação deste problema no cockpit, até que alguém alerte a tripulação. Eles provavelmente vão descrever a scomo “fogo no motor”, porém não aparecerá o aviso de fogo no motor no cockpit.
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Engenharia de Operações
Tailpipe Fire
• Se for notificado fogo no motor sem indicação de fogo no cockpit, a tripulação deverá seguir o procedimento de tailpipe fire do checklist.
• Uma vez que o fogo está localizado na carcaça da turbina e no bocal de exaustão do motor, puxar os punhos de fogo e descarregar o póquímico não será efetivo, e ainda tornará o procedimento de “dry motor”, que é o meio mais rápido para acabar com este tipo de incêndio, impossível.
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Engenharia de Operações
Ingestão de Pássaros ou F.O.D.
• Normalmente este tipo de evento ocorre nas vizinhanças dos aeroportos, nas fases de decolagem ou pouso, e na maioria das vezes, não afeta de maneira severa um pouso seguro.
• Quando a ingestão envolve um pássaro grande, a tripulação vai ouvir um estrondo, seguido de vibração. Se o pássaro passar pelo núcleo do motor, talvez haja cheiro de queimado no cockpit ou na cabine de passageiros, decorrente do sistema de bleed air.
• Estes eventos causam danos ao motor, entortando as fan blades. O motor, todavia, continuará a produzir potência com este nível de avaria. Ingestão de FOD, como fragmentos de pneu ou outros objetos terãoresultados semelhantes.
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Engenharia de Operações
Ingestão de Pássaros ou F.O.D.
• Uma ingestão de pássaro também poderá causar um estol de compressor.
• Independente do fato da ingestão de pássaro ter causado ou não um estol de compressor, mais uma vez, a prioridade da tripulação deverá der “Voar a Aeronave”. Uma vez que a aeronave estiver em vôo este altitude segura, os procedimentos aplicáveis do checklist deverão ser realizados.
• Em casos raros, pode haver ingestão de vários pássaros em mais de um motor. Em caso de avaria em mais de um motor, a estabilização dos motores é uma prioridade maior que no caso anterior, onde apenas um motor havia sido atingido, porém, ainda é essencial manter o controle da aeronave antes.
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Introdução ao Jato
Engenharia de Operações
Avaria severa de motor (Severe Engine Damage)
• Esta avaria é difícil de ser definida. Do ponto de vista da triaquela avaria mecânica no motor “feia”. Do ponto de vista dos fabricantes de motor, podem ser grandes buracos na carcaça dos motores, ou falta de resposta aos comandos da manete.
• É importante para as tripulações saberem que muitas vezes uma avaria severa de motor vem acompanhada por sintomas como alerta de fogo (do ar quente que vazou) ou estol de compressor. Seus sintomas serão parecidos com o de um estol de compressor não recuperável. Vai haver um grande estrondo, EPR, N1, N2 e Fuel Flow vão cair rapido, e o EGT poderá subir momentaneamente. Vai haver perda de potência naaeronave.
• Mais uma vez, independente do fato de ser uma avaria severa de motor, a prioridade é “Voar a Aeronave”. Após estabilizar a aeronave, a tripulação poderá fazer um diagnóstico da situação.
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Parte 2
Engenharia de Operações® C.E.A.P. Proibida a reprodução sem autorização expressa Rev.0 - 25/03/2002
Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
Introdução
• O vôos das aeronaves de alta velocidade é afetado pelo aparecimento de diversos fenômenos aerodinâmicos que não ocorrem a baixa velocidade. Daí vem a necessidade de apresentar aos pilotos destas aeronaves a natureza destas diferenças.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
Vôo em baixa velocidade
• Durante um vôo em baixa velocidade, o avião desloca as partículas de ar que estão a sua frente. Essa camada de ar, por sua vez, desloca as partículas de ar situadas mais a frente. Essa onda de impulsos em cadeia propaga-se sob a forma de ondas de pressão esféricas, à velocidade do som (340 m/s ou 1220 Km/h ao nível do mar)
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
Vôo em baixa velocidade
• Graças a esta onda de impulsos, o ar atmosférico situado muito à frente do avião desloca-se antecipadamente, preparando-lhe a passagem. O escoamento de ar é, portanto, suave e gera pequeno arrasto
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Quando o avião voa na mesma velocidade do som, as ondas de pressão não conseguem afastar-se do avião, pois este é tão veloz quanto elas. Em consequencia, as ondas de pressão ficam acumuladas no nariz do avião, formando uma fina parede de ar comprimido chamada “Onda de Choque”.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• É fácil compreender que, na velocidade do som, as camadas de ar à frente do avião não podem ser “avisadas” da aproximação deste. Elas recebem o impacto do avião, sendo comprimidas e achatadas na onda de choque. Neste caso, esta recebe o nome de “onda de proa”, porque se forma no nariz do avião. É uma onda perpendicular à direção dO ar comprimido dentro dessa onda dificulta o avanço do avião, criando assim um grande arrasto.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Quando o avião voa em velocidades superiores às do som, a onda de proa deixa de ser perpendicular e torna-se oblíqua, tomando a forma de um cone, que recebe o nome de “Cone de Mach”. A abertura do cone forma o “ângulo de Mach”. Quanto maior a velocidade do avião, menor será o ângulo de Mach.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Número de Mach : As velocidades elevadas são medidas através do Número de Mach, que é a razão entre a velocidade verdadeira do avião e a velocidade do som no mesmo nível de vôo.
• A velocidade do som depende unicamente da temperatura. Entretanto, o número de Mach de um avião subindo aumentará com a altitude. Isso acontecerá porque conforme a temperatura diminui, e torna menor a velocidade do som.
Número de Mach = True Air SpeedVelocidade do Som
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Número de Mach crítico : Já sabemos que a velocidade do ar sofre um aumento no extradorso da asa. Isso dá origem a um fenômeno de alta velocidade que será explicado no exemplo a seguir :
• Suponhamos que um avião esteja voando a 800 Km/h numa altitude onde a velocidade do som seja igual a 1000 Km/h. Seu número de Mach será então de 0,8.
• Porém, com a aceleração do ar no extradorso da asa, teremos um ponto que atinge 1000 Km/h (Mach 1). Nesse ponto aparecerá uma onda de choque que poderá fazer a asa entrar parcialmente em estol.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• No exemplo que vimos anteriormente, a onda de choque aparecerá pela primeira vez sobre o extradorso da asa, junto à fuselagem (onde a espessura de perfil é maior), quando o avião atingir o número de Mach 0,8. Dizemos então que o número de Mach crítico deste avião é igual a 0,8.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Camada Limite :aderente à superfície externa do avião, a qual mantém os filetessuperiores de ar escoando suavemente, acompanhando o perfil aerodinâmico do avião. Se a camada limite separar-se da asa por um motivo qualquer, os filetes de ar deixarão também de acompanhar o perfil da asa, criando-se então uma turbulência a partir do ponto de separação.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Quando um avião atinge o número de Mach crítico, aparece uma onda de choque sobre a asa. As pressões elevadas que existem dentro dessa onda de choque dificultam o avanço da camada limite, que poderá inclusive parar sobre o extradorso. Se isso acontecer, a camada limite vai se separar da asa, gerando um turbilhonamento.
• Portanto, a asa deve ser construída de modo que a onda de choque apareça o mais tardiamente possível, ou seja, de modo que o número de Mach crítico seja o maior possível.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Para aumentar o número de Mach crítico, podem ser utilizados perfis laminares ou perfis especiais chamados supercríticos. Nesses perfis, a curvatura do extradorso é pouco acentuada, evitando grandes aumentos de velocidade. Como resultado, a onda de choque só aparecerá em velocidades mais elevadas.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• O número de Mach crítico pode também ser aumentado através do uso de asas enflechadas. Nessas asas, a componente de velocidade de ar no sentido perpendicular ao comprimento da asa é menor que a velocidade do vento relativo sobre o avião. Isso faz com que a onda de choque no extradorso apareça mais tardiamente.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• O deslocamento ou separação da camada limite pode ser evitado através de Geradores de Vórtice (Vortex Generators). Estes geradores são lâminas inclinadas que funcionam como se fossem pequenas pontas de asa. O turbilhonamento induzido cria um filete de ar em espiral de alta velocidade que choca-se de encontro à camada limite prestes a estagnar, dando-lhe um novo impulso. A camada limite torna-se turbulenta, mas evitará o deslocamento, porque possui maior velocidade, ou seja, mais energia.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Classificação dos Aviões : De acordo com a velocidade de vôo, o avião é geralmente classificado como :
• A) Aviões Subsônicos : Voam abaixo do número de Mach crítico
• B) Aviões Transônicos : Mach crítico, porém abaixo de Mach 1
• C) Aviões Supersônicos : Voam acima de Mach 1
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Limites de Velocidade : Os aviões de alta velocidade devem respeitar dois limites de velocidade : a VMO e a MMO.
• VMOfabricante em função da estrutura. Acima da VMO o avião poderá sofrer danos estruturais.
• MMO Mach Máximo Operacional, que é estabelecido pelo fabricante em função do tipo de operação. Por exemplo, um avião do tipo subsônico não pode ultrapassar o MMO sem que apareçam perigosas tendências de vôo causadas pelo aparecimento de ondas de choque.
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Aerodinâmica de Alta Velocidade
Engenharia de Operações
• Envelope Aerodinâmico : Como a VMO e a MMO variam conforme a altitude em que o avião está voando, foi criado um gráfico chamado “Envelope Aerodinâmico”, que serve para indicar rapidamente a velocidade máxima que o piloto poderá permitir que o avião desenvolva numa determinada altitude.
• Neste envelope, existe umaaltitude de transição. Abaixo dela, o piloto deverá evitar que a VMO seja excedida, e acima dela, ele deverá preocupar-se com a MMO (Abaixo desta altitude, não há como exceder a MMO antes da VMO)
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Parte 3
Engenharia de Operações® C.E.A.P. Proibida a reprodução sem autorização expressa Rev.0 - 25/03/2002
Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
• VEF (engine failure speed) :a velocidade na qual se considera que o motor crítico falhou. Motor crítico é aquele que tem o maior impacto na performance e controle do avião.
• V1 (Decision Speed) :
• É a velocidade máxima onde pode ser iniciada uma abortagem de decolagem, assegurando uma parada completa até o final da pista, e
• É a velocidade mínima que assegura que uma decolagem poderá ser continuada com segurança na pista remanescente, cruzando 35 ft na cabeceira oposta, e
• É a única velocidade onde, para um peso em particular, será permitida uma parada completa ou a continuação da decolagem para a pista remanescente.
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Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
• VMCG (Ground Minimum Control Speed) : na qual é possível retomar o controle do avião apenas com recursos aerodinâmicos (leme) após o motor crítico ter falhado.comando de leme de direção não pode superar 150 lb. Não pode ser considerado “nose wheel steering” e frenagem diferencial.
• VMCA (Air Minimum Control Speed) : qual o controle direcional pode ser recuperado e mantido em vôo. Neste caso, é permitido empregar uma inclinação lateral de no máximo 5°.
• VR (Rotation Speed) : É definida como a velocidade na qual a rotação é iniciada durante a decolagem para atingir a velocidade V2 a 35 ft de altura. A VR não deve ser inferior a 1,05 VMCA, e nem menor que a V1.
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Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
• VMU (Minimum Unstick Speed) : Velocidade na qual ou acima da qual o avião poderá deixar o solo e continuar a decolagem com segurança. A VMU deverá ser determinada tanto para todos os motores funcionando como para monomotor. Esta velocidade é determinada em ensaios de vôo, e consiste em deixar a aeronave no máximo ângulopossível, e acelerar a aeronave nesta atitude até ele deixar o solo.
• VLOF (Lift Off Speed) :aeronave deixa o solo. Está bastante ligada à VR, e será ditada por ela. Com todos os motores funcionando, a VLOF não poderá ser inferior a 110% da VMU com todos os motores operando, ou 105% da VMU com um dos motores inoperante.
• V2 (Takeoff Safety Speed) : ft sobre a pista, devendo ser igual ou maior que 120% da velocidade de estol na configuração de decolagem, e 110% da VMCA.
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Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
• VMBE (Maximum Brake Energy Speed) : Quando se freia uma aeronave, sua energia cinética é transformada em calor, que devesuportado pelos freios. Quanto maior a velocidade da aeronave, maior será o calor gerado. A VMBE é a velocidade máxima onde a aeronave poderá ser freada sem que o calor gerado cause super-aquecimento e destruição dos freios.
• Velocidade máxima dos pneus (Maximum Tire Speed) : É a velocidade máxima determinada pela resistência dos pneus, que são expostos a grandes esforços, principalmente em altas velocidades.
• VS (Stall Speed) :ensaio, reduzindo a velocidade da aeronave a uma dada configuraçpeso até que seja percebida redução súbita de sustentação nas asas.
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Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
• Relação típica das velocidades : Accelerate - GO
35 ft
VEFV1VRVLOFV2 BrakeRelease
All EngineAcceleration
One Engine INOPAcceleration
1 sec
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Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
• Relação típica das velocidades : Accelerate - STOP
VEFV1FullStop
Configuration
FullStop
BrakeRelease
TransitionStopping
1 sec
All EngineAcceleration
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Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
% do total de
RTOs
80 Kts ou menos
De 80 a 100 Kts
De 100 a 120 Kts
Acima de 120 Kts
Acidentes decorrentes de RTO acontecem
principalmente nos 2% de rejeições em altas
velocidades
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Definições de Velocidades
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Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
Com melhor planejamento pré-vôo
Continuando a decolagem
Utilizando técnicas corretas de parada
Inevitáveis
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Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
Os speedbrakes oferecem grande ajuda para a parada da aeronave, pois aumentam o arrasto e a carga sobre as rodas, o que representa um aumento aproximado de 34% na capacidade de frenagem. O diagrama abaixo mostra uma comparação de RTO com e sem a utilização dos speedbrakes.
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Definições de Velocidades
Engenharia de Operações
Velocidades : Aproximação / Pouso
• VREF (Reference Speed) :cabeceira a 50 ft de altura. VREF = 1,3 VSO, sendo que VSO é a velocidade de estol na configuração de pouso.
• VAPP (Velocidade de Aproximação) : Normalmente, a velocidade de cruzamento da cabeceira de pista para vento calmo será : VAPP = VREF+5Kt. Se ocorrerem vento de proa e rajadas, a Boeing recomenda : VAPP = VREF + ½ Vento de Proa + Rajadas (Max 20 Kt)
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Parte 4
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Definições
Engenharia de Operações
• Pista Contaminada :quando mais de 25% de sua superfície estiver coberta por uma camada de água, slush, neve de pelo menos 3mm de espessura, ou então se tiver uma acumulação de neve ou gelo (Definição da FAA Advisory Circular 91-6B). Esta condição influi tanto para a aceleração como para a desaceleração da aeronave.
• Não devem ser realizadas decolagens quando a espessura da camada de água ou gelo for maior que 13 mm (0.5 in). O fabricante considera que nestes casos, o “spray” gerado pela aeronave se choca contra ela podendo causar danos estruturais.
• Neste caso, passa a ser considerada “screen height” de 15 ft na cabeceira oposta, ao invés de 35 ft, além de contar com 1 reverso para auxiliar na parada da aeronave (assim como para pista molhada)
• Os dados para as correções necessárias encontram-se no QRH.
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Definições
Engenharia de Operações
Foto : Alexandre Barros / APOVOOS
Aceleração em Pista Seca
ThrustFrictionDrag
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Definições
Engenharia de Operações
Foto : Alexandre Barros / APOVOOS
Aceleração em Pista Contaminada
ThrustFrictionDrag Slush Drag
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Definições
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Redução da capacidade de aceleração para pista contaminada para o Boeing 737
-0,1 Kt/sec2,2 Kt/sec13 mm
0,5 Kt/sec3,0 Kt/sec6 mm
1,3 Kt/sec3,7 Kt/secDry Runway
Engine OutAll Engine
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Definições
Engenharia de Operações
•Pista Escorregadia : É a pista coberta por gelo, neve compactada, ou água. Esta condição vai causar impacto na capacidade de desaceleda aeronave.
• A Boeing utiliza informação de condição de frenagem reportada (reported runway braking condition) para fazer as correções para pista escorregadia. Para se ter uma idéia, o braking coeficient de uma pista seca é 0,40
0,050,100,20Assumed Airplane Braking
Coeficient
PoorMediumGood
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Definições
Engenharia de Operações
• A avaliação do Braking Condition (Good / Medium / Poor) é subjetiva, dependendo apenas de reportes de pilotos. Não há correlação destes valores com o coeficiente de fricção da pista, medido por aparelhos.
• Vale lembrar que a classificação “Good” não é relativa a pista seca, pois se aproxima de uma condição de frenagem em pista molhada. OJAA considera que esta é a condição de frenagem em Neve Compactada.
• A classificação “Poor”, segundo o JAA, correlaciona-se com uma condição de operação em gelo molhado (wet ice), sendo a condição mais severa para a parada da aeronave.
• Assim como no caso de pistas molhadas ou contaminadas, é considerado um “screen height” de 15 ft na cabeceira oposta, além de crédito para 1 reverso durante o accelerate-stop.
• Todas as informações necessárias para correção de pesos e velocidade na condição de pista escorregadia estão no QRH.
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Definições
Engenharia de Operações
Pistas úmidas ou molhadas NÃO são
o mesmo que contaminadas
• Pista Úmida :superfície não dá uma aparência espelhada à pista. (JAR-OPS 1.480)
• Pista Molhada :camada de água menor que 3 mm (JAR-OPS 1.480)
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Definições
Engenharia de Operações
Análises de pista molhada
• Historicamente, não havia a necessidade de rodar análises de pista MOLHADA (o que havia eram apenas recomendações de correções de peso e velocidade – “advisory data”)
• Porém, os regulamentos (FAR 25 / 121) foram revisados, e aeronaves homologadas após 1998 obrigatoriamente têm de apresentar análises de performance de decolagem específicas para pista molhada. É o caso da série 737-600/700/800/900, do 777, 757-300, 767-400, entre outros.
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Definições
Engenharia de Operações
Pista Balanceada
• Como é de conhecimento geral, basicamente, temos duas situações a considerar durante uma decolagem. A primeira é a continuação da decolagem após um determinado evento (accelerate-go), e a segunda é a abortagem da decolagem após este evento (accelerate-stop).
• Podemos fazer uma relação entre as distâncias envolvidas para acelerar e continuar a decolagem (até atingir 35 ft) ou acelerar e parar completamente a aeronave com a nossa V1. A melhor forma de visualizar esta relação é através de um gráfico, que veremos a seguir.
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Definições
Engenharia de Operações
-D
istâ
nci
a
+
- V1 +
Accelerate - GO
Na primeira situação (Accelerate – GO), podemos notar pelo gráfico ao lado que quanto maior a nossa V1, menor será a distância de Accelerate – GO.
DistânciaGrande
paraAcc-GO
V1 B
aixa
V1 A
ltaDistância Pequena
paraAcc-GO
A razão para que isso aconteça, é que consideramos que o evento ocorrerá aproximadamente 1 seg. antes da V1. Portanto, para V1 baixa teríamos muito tempo para acelerar a aeronave com 1 motor
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Definições
Engenharia de Operações
-D
istâ
nci
a
+
- V1 +
Accelerate - STOP
Na segunda situação (Accelerate – STOP), podemos notar pelo gráfico ao lado que quanto maior a nossa V1, maior será a distância de Accelerate – STOP.
Distância GrandePara Acc-STOP
V1 A
lta
V1 B
aixa
Distância Pequena
paraAcc-STOP
A razão para que isso aconteça, é que consideramos que o evento ocorrerá aproximadamente 1 seg. antes da V1. Portanto, para V1 baixa estaríamos a uma baixa velocidade para frear a aeronave completamente.
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Definições
Engenharia de Operações
-D
istâ
nci
a
+
- V1 +
Accelerate - STOP Se juntarmos as duas linhas vistas anteriormente, notaremos que existe um ponto de cruzamento. Neste ponto, para uma mesma V1, teremos a mesma distância, tanto para Accelerate – GO como para Accelerate – STOP
É o que chamamos V1 balanceada
Accelerate - GO
V1 B
alan
cead
a
Distância Balanceada
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Definições
Engenharia de Operações
Conforme dissemos anteriormente, para uma pista balanceada, a distância para Accelerate – GO é a mesma da Accelerate – STOP.
Accelerate - STOP
35 ft
Accelerate - GO
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Definições
Engenharia de Operações
Alguns fatores podem “desbalancear” a pista, como por exemplo, a presença de uma clearway, que vai nos possibilitar atingir os 35 ft após o final da pista, resultando em uma V1 mais baixa
35 ft
Accelerate - GO
Clearway
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Definições
Engenharia de Operações
A presença de uma stopway também também causa o desbalanceamento da pista, pois permitirá que a aeronave faça uma parada complete sobre a sua superfície, resultando em uma V1 mais alta
Accelerate - STOP
Stopway
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Definições
Engenharia de Operações
Pistas Balanceadas
Existem outros casos onde é necessário desbalancear a pista, como por exemplo :
1) Em uma pista com altitude pressão elevada, alta temperatura, pouco vento, pouco flape e muito peso, eventualmente poderíamos ter uma V1 balanceada maior que a VMBE. Neste caso, a V1 deve ser diminuída.
2) No outro extremo, ou seja, para temperaturas / altitude pressão baixas, pouco peso e muito flape, poderíamos ter V1 balanceada menor que a V1MCG. Neste caso, a V1 deverá ser aumentada.
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Parte 5
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Segmentos de Vôo
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Trajetória de Decolagem
Vejamos agora a trajetória de decolagem, que começa após o aviãoatingir 35 ft, e termina a 1500 ft de altura sobre a pista, ou na altitude na qual a transição de configuração de decolagem para a configurde rota for completada (ou seja, na altitude mais elevada).
• Primeiro Segmento : Começa quando o avião atinge 35 ft acima do nível da pista, e inicia o recolhimento do trem de pouso, terminando após o total recolhimento. Neste segmento os gradientes são pequenos, devido ao grande arrasto do trem de pouso. Gradiente Positivo requerido.
• Segundo Segmento : Começa logo após o recolhimento do trem de pouso e termina, no mínimo, a 400 ft do nível da pista (minimum level off height). Normalmente é o segmento mais restritivo, por exigir maiores gradientes de subida. Gradiente mínimo requerido para aeronaves com 2 motores : 2.4%
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Segmentos de Vôo
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Trajetória de Decolagem
• Terceiro Segmento : Os flaps são recolhidos, e a velocidade é aumentada para, pelo menos, 1.25 VS. Considera-se que este segmento tem gradiente nulo, de forma que a tração extra será empregada na aceleração
• Segmento Final : Do ponto onde a configuração foi atingida, até 1500 ft ou mais sobre o nível da pista. Gradiente mínimo requerido de 1.2% para aeronaves com 2 motores.
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Segmentos de Vôo
Engenharia de Operações
Trajetória de Decolagem - Sumário
CabeceiraOposta
1° Segmento
Ø Gear Down / UpØ Takeoff FlapsØ Takeoff PowerØ V2 ≥≥ 1.2 VSØ Gradiente Positivo
2° Segmento
Ø Gear UpØ Takeoff FlapsØ Takeoff PowerØ V2 ≥≥ 1.2 VSØ Gradiente 2.4%
3° Segmento
Ø Gear UpØ Transition FlapsØ Takeoff PowerØ AceleraçãoØ Gradiente Zero
4° Segmento
Ø Gear UpØ Flaps recolhidosØ Max ContinuousØ Veloc. Final SubidaØ Gradiente 1.2%
5’ or 10’TakeoffThrustLimit
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Parte 6
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Fatores que limitam a Decolagem
Existem 5 fatores principais que limitam o peso máximo de decolagem de uma aeronave por performance. São eles :
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Fatores que limitam a Decolagem
1) Field Length
Engine Out Accelerate - STOP
35 ft Engine Out Accelerate - GO
35 ft115% All Engines Accelerate - GO
15%
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Fatores que limitam a Decolagem
2) Climb Requirement
• Primeiro Segmento : Positivo
• Segundo Segmento : 2.4% (Normalmente Limitante)
• Segmento Final : 1.2%
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Fatores que limitam a Decolagem
3) Obstacle Requirement
• Net flight path must clear obstacle by 35 ft
• Net is gross reduced by 0.8% gradient conservativism (2 eng)
Gross (Actual)Net Flight Path35 ft clearance
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Fatores que limitam a Decolagem
4) Tire Speed
• Velocidade máxima de operação dos pneus
5) Brake Energy
• Velocidade máxima em que uma frenagem pode ser realizada sem que o calor gerado cause super-aquecimento e destruição dos freios
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Efeito dos Flaps na Decolagem
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Efeito dos Flaps na Decolagem
ImprovedClimb
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Fatores que limitam o Pouso
1) Approach Climb
• Gradiente 2.1% (2 engine aircraft)
• One Engine Inoperative – Takeoff thrust available
• Approach Flaps
• Gear Up
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Fatores que limitam o Pouso
2) Landing Climb
• Gradiente 3.2% (2 engine aircraft)
• All Engine – Takeoff thrust available
• Landing Flaps
• Gear Down
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Fatores que limitam o Pouso
3) Field Length
• FAR Field Length Limit = Demonstrated Distance + 67% (DRY RWY)
• Wet Runway = Dry Runway x 115% = Demonstrated x 1.67 x 1.15
50 ft
Demonstrated Distance
FAR Dry Field Length Limit
67% Dem. Dist.
FAR Field Length Limit x 1.15 = FAR Wet Field Length Limit
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Algumas informações sobre pistas “Fatoradas” e “Não Fatoradas” :
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Distância de Pouso Não Fatorada é a distância real de pouso numa pista seca e com slope zero, considerando que a aeronave cruza a cabeceira a 50 ftde altura com velocidade igual a Vref. Durante a desaceleração é considerada a utilização máxima manual dos freios e automatic speed brakes (spoilers), mas não é utilizado crédito de reverso.
Para efeito de despacho das aeronaves, é necessário adicionar uma margem de segurança sobre a distância de pouso não fatorada. Para fazer isto, basta multiplicar a distância de pouso não fatorada (descrita acima) por um fator de segurança (isto é, estamos “fatorando” a pista)
Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Algumas informações sobre pistas “Fatoradas” e “Não Fatoradas” :
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A) A distância requerida para despacho em PISTA SECA (FATORADA) será : Distância NÃO FATORADA x 1.67
B) A distância requerida para despacho em PISTA MOLHADA (FATORADA) será :Distância FATORADA PARA PISTA SECA x 1.15 ou então :Distância NÃO FATORADA x 1.67 x 1.15
50 ft
Distância real de pouso (NÃO FATORADA)
Distância de Pouso FATORADA para pista seca
Margem de 67%
Distância de Pouso FATORADA para pista molhada
Margem de 15%
50 ft
Distância real de pouso (NÃO FATORADA)
Distância de Pouso FATORADA para pista seca
Margem de 67%
Distância de Pouso FATORADA para pista molhada
Margem de 15%
Exemplo : Se a distância NÃO FATORADA = 1000 metros, teremos :
Distância FATORADA PARA PISTA SECA = 1000 x 1.67 = 1670 metrosDistância FATORADA PARA PISTA MOLHADA = 1670 x 1.15 = 1920 metros
Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Outros Fatores que limitam os pesos de Decolagem e Pouso
Existem outros fatores (que não os de performance) que podem limitar os pesos de decolagem e pouso de uma aeronave. São eles :
Ø Limitações Estruturais
• Peso Máximo Estrutural de Decolagem (PMD Estrutural)
• Peso Máximo Estrutural de Pouso (PMP Estrutural)
• Peso Máximo Zero Combustivel (PMZC)
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Outros Fatores que limitam os pesos de Decolagem e Pouso
Ø
Para determinar facilmente se uma aeronave sofrerá limitação devResistência do pavimento, utilizamos o método ACN-PCN. Para entender melhor este método, apresentaremos as seguintes definições :
ACN (Aircraft Classification Number) :relativo da aeronave sobre o pavimento de determinado grau de resistência. Depende tanto do peso quanto da disposição dos trens de pouso. Este número é fornecido pelo fabricante da aeronave.
PCN (Pavement Classification Number) :ROTAER que indica a resistência de um pavimento para operações sem restrições. Quanto maior este número, maior a resistência do pavimento. O número do PCN é seguido por letras que indicam o tipo de pavimento, resistência do subleito, pressão máxima dos pneus e método de avdo pavimento, a saber :
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Outros Fatores que limitam os pesos de Decolagem e Pouso
Ø Limitações de Pavimento
• Tipo do pavimento
R – Pavimento Rígido (concreto)
F – Pavimento Flexível (asfalto)
• Categoria de resistência do subleito
A – Resistência Alta
B – Resistência Média
C – Resistência Baixa
D – Resistência Ultra Baixa
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Outros Fatores que limitam os pesos de Decolagem e Pouso
Ø
• Categoria de pressão máxima admissível nos pneus
W – Alta (sem limite de pressão)
X – Média (pressão máxima de 217 psi)
Y – Baixa (pressão máxima de 145 psi)
Z – Muito Baixa (pressão máxima de 73 psi)
• Método de avaliação do pavimento
T – Avaliação técnica
U – Avaliação Prática
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Outros Fatores que limitam os pesos de Decolagem e Pouso
Ø Limitações de Pavimento
As autoridades aeroportuárias podem autorizar operações com sobrecarga no pavimento (ACN maior do que PCN), desde que o pavimento permaneça seguro para utilização. Em geral, os seguintes critérios são adotados:
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Outros Fatores que limitam os pesos de Decolagem e Pouso
Ø Limitações de Pavimento
• Uma diferença de 10% entre o ACN e PCN para pavimentos flexíveis, ou 5% para pavimentos rígidos é normalmente aceitável, desde que as operações com sobrecarga não excedam 5% do número total de decolagens no ano, e que estas operações sejam espalhadas ao longo do ano.
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Fatores que Limitam decolagem e pouso
Engenharia de Operações
Outros Fatores que limitam os pesos de Decolagem e Pouso
Ø Limitações de Pavimento – Exemplo
Determinar o Peso Máximo limitado por
Pavimento para um 737-700 operando
Em uma pista com PCN 27/F/C/W/T
FLEXIBLE RIGID PCN A B C D A B C D
PCN
14 34.3 35.4 34.7 31.8 34.1 32.1 30.7 29.8 17 15 36.3 37.1 36.2 33.1 35.6 33.5 32.1 31.2 18 16 38.2 38.8 37.6 34.4 37.1 35.0 33.5 32.5 19 17 40.1 40.5 39.1 35.8 38.6 36.5 34.9 33.8 20 18 42.0 42.2 40.5 37.1 40.1 37.9 36.3 35.2 21 19 43.9 44.0 42.0 38.4 41.6 39.4 37.7 36.5 22 20 45.9 45.7 43.4 39.7 43.1 40.9 39.1 37.8 23 21 47.8 47.4 44.9 41.0 44.7 42.4 40.5 39.2 24 22 49.7 49.1 46.4 42.3 46.2 43.8 41.9 40.5 25 23 51.6 50.8 47.8 43.7 47.7 45.3 43.3 41.8 26 24 53.5 52.5 49.3 45.0 49.2 46.8 44.7 43.2 27 25 55.4 54.2 50.7 46.3 50.7 48.2 46.1 44.5 28 26 57.4 55.9 52.2 47.6 52.2 49.7 47.5 45.8 29 27 59.3 57.6 53.7 48.9 53.7 51.2 48.9 47.2 30 28 61.2 59.4 55.1 50.2 55.2 52.6 50.3 48.5 31 29 63.1 61.1 56.6 51.5 56.7 54.1 51.7 49.8 32 30 65.0 62.8 58.0 52.9 58.2 55.6 53.1 51.2 33 31 67.0 64.5 59.5 54.2 59.7 57.1 54.5 52.5 34 32 68.9 66.2 61.0 55.5 61.3 58.5 55.9 53.8 35 33 70.8 67.9 62.4 56.8 62.8 60.0 57.4 55.2 36 34 72.7 69.6 63.9 58.1 64.3 61.5 58.8 56.5 37 35 74.6 71.3 65.3 59.4 65.8 62.9 60.2 57.8 38 36 76.6 73.1 66.8 60.7 67.3 64.4 61.6 59.2 39 37 78.5 74.8 68.3 62.1 68.8 65.9 63.0 60.5 40 38 80.4 76.5 69.7 63.4 70.3 67.4 64.4 61.8 41 39 82.3 78.2 71.2 64.7 71.8 68.8 65.8 63.2 42 40 84.2 79.9 72.6 66.0 73.3 70.3 67.2 64.5 43 41 86.2 81.6 74.1 67.3 74.8 71.8 68.6 65.8 44 42 88.1 83.3 75.5 68.6 76.3 73.2 70.0 67.2 45 43 90.0 85.0 77.0 70.0 77.9 74.7 71.4 68.5 46 44 91.9 86.7 78.5 71.3 79.4 76.2 72.8 69.9 47 45 93.8 88.5 79.9 72.6 80.9 77.6 74.2 71.2 48 46 95.7 90.2 81.4 73.9 82.4 79.1 75.6 72.5 49 47 97.7 91.9 82.8 75.2 83.9 80.6 77.0 73.9 50 48 99.6 93.6 84.3 76.5 85.4 82.1 78.4 75.2 51
Tabela de ACN / PCN do 737-700
Resposta : 53.700 Kg
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Parte 7
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Efeitos de Temperatura e Pressão
Engenharia de Operações
Efeitos da Pressão :
Quando a pressão é diferente da padrão (1013.25 MBS) é necessário realizar correções para determinar a Altitude Pressão Corrigida.
O valor de QNH lido é convertido em um determinado valor em pés, que deverá ser somado à elevação original caso o QNH seja menor que o padrão, e subtraído caso o QNH seja maior que o padrão.
Na prática, existe uma correção nas análises de decolagem, que indicam a correção direta para cada aeroporto. Quando o QNH é menor que o padrão, subtrai-se um determinado peso do peso máximo de decolagem, e quando o QNH é maior que o padrão, soma-se um outro peso ao máximo de decolagem.
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Efeitos de Temperatura e Pressão
Engenharia de Operações
Efeitos da Temperatura :
O aumento da temperatura produz o mesmo efeito do aumento da altitude pressão, pois também reduz a densidade do ar. Assim, quanto maior a temperatura, menor o peso de decolagem.
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Parte 8
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Algumas Definições :
• A força resultante aerodinâmica de uma asa age eu um ponto que chamamos de Centro de Pressão (CP)
• Como as asas normalmente não têm formato retangular, a fim de facilitar os cálculos, imaginamos uma asa retangular, com a mesma área e com vetores de força de comportamento idênticos à asa real.
• A Corda Média Aerodinâmica (Mean Aerodynamic Chord – MAC) é a corda deste aerofólio imaginário, e pode ser determinada através de cálculos ou métodos gráficos
• A posição do centro de gravidade, que é o ponto de ação da força resultante do peso da aeronave pode ser expresso em %MAC.
• A MAC é apenas uma maneira de determinar uma localização
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Algumas Definições
%MACCorda (M
AC)
R
CP
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
AirplaneDatum
LEMAC MAC
0% MACFWD Limit
100% MACAFT Limit
Algumas Definições
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Algumas Definições
Weight = 50 Kg
Weight = 20 Kg
Weight = 100 Kg
Suporte
Dat
um 52
D
8
F
Pesos50+20+100-F = 0F=170 Kg
Momentos50x2+20x5+100x8=170xD170xD=1000D=5,9
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Algumas Definições
Em relação ao exemplo anterior, Na prática, a diferença é que as distâncias normalmente são expressas em “Arm”, ou “Balance Arm”, e o Centro de Gravidade e Centro de Pressão são expressos em %MAC
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Centro de gravidade (CG)Ponto de equilíbrio
Peso atrás :O CG se deslocapara trás
Peso na frente :O CG se desloca
para frente
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Algumas Definições
Entre os pesos máximos estruturais, temos :
• Peso Máximo de Taxi• Peso Máximo de Decolagem• Peso Máximo de Pouso• Peso Máximo Zero Combustível
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Definições
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Peso Básico Vazio Peso da acft. vinda de fábrica
Peso Básico Operacional PBV + Trip + Bag T. + Pantry
Peso Operacional PBO + take off fuel
Peso Zero Combustível PBO + payload
Peso Atual de Decolagem PBO + payload + take off fuel
Peso Atual de Pouso PAD - burn off
Algumas Definições de Peso
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Definições
Engenharia de Operações
Block Fuel / Total Fuel : É o peso total do combustível na aeronave, antes da partida dos motores
Taxi Fuel : É o combustível previsto para ser consumido pela aeronave durante o taxi
Take Off Fuel : É o peso do combustível nos tanques quando a aeronave estiver na cabeceira da pista, pronta para decolar
Trip Fuel : É o peso estimado de combustível a ser consumido na viagem, da decolagem ao pouso, sem margem de segurança
Fuel Over Destination : É o combustível levado como margem de segurança, além daquele previsto para o vôo. Se não ocorrer nenhum imprevisto, a aeronave vai pousar no destino com este combustível nos tanques.Normalmente, é composto por 10% do Trip Fuel + Alternativa + 30’ Holding + Contingency Fuel
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e Balanceamento
Limite Superior
Definido pelo peso máximo estrutural
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e Balanceamento
Limite Inferior
Definido pelo peso básico vazio
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e Balanceamento
Limite Dianteiro
Definido para evitar problemas
de manobrabilidade
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e Balanceamento
Limite Traseiro
Definido para evitar que o CG encontre o CP
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e Balanceamento
Lim
ite T
rase
iro
Limite D
ianteiro
Limite Superior
Limite Inferior
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e BalanceamentoPeso Máximo de Pouso
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e BalanceamentoPeso Máximo Zero Combustível
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e BalanceamentoPesos
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e BalanceamentoÍndices
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e Balanceamento% MAC
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Envelope de Peso e BalanceamentoStabilizer Trim Settings
Notar que háDiferença naEscala paraFlaps 1/5 e10/15/25
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Efeitos de um Balanceamento Defeituoso
Caso o CG esteja a frente do limite dianteiro
Q ISTAS DE DECOLAGEM E ATERRAGEM, POR FALTA DE COMANDO DE PROFUNDOR.
QCOMBUSTÍVEL.
Q A CONTROLABILIDADE DO AVIÃO SERÁ REDUZIDA, EXIGINDO MAIORES ESFORÇOS DO PILOTO (COMANDOS PESADOS). EM CASOS EXTREMOS O PILOTO NÃO CONSEGUIRÁ COLOCAR O AVIÃO NAS ATITUDE DE DECOLAGEM
Asa Estabilizador HorizontalCG
CP F
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Peso e Balanceamento
Engenharia de Operações
Efeitos de um Balanceamento Defeituoso
Caso o CG esteja a após o limite traseiro
Q TERÁ COMO CONSEQUÊNCIA A INSTABILIDADE LONGITUDINAL DO AVIÃO, PODENDO CHEGAR NUMA CONDIÇÃO CATASTRÓFICA
Asa Estabilizador HorizontalCG
CP F
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Parte 9
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Reduced Takeoff
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Algumas Definições :
• Decolagens com tração reduzida devem ser realizadas sempre que permitido, afim de aumentar a vida útil dos motores.
• Deve-se utilizar o flap de decolagem que forneça o maior Peso de Decolagem Limitado por Performance, pois assim se maximizará a redução de tração de decolagem. Os procedimentos descritos a seguir garantem que a redução de tração nunca será superior a 25% da tração máxima de decolagem disponível.
• Decolagem com tração reduzida é uma operação certificada pelos órgãoshomologadores e que cumpre com todas as margens de performance requeridas. No caso do B737-700, a operação com tração reduzida é realizada utilizando o Método da Temperatura Assumida, o qual se baseia em considerar que a temperatura ésuperior à real, obtendo-se uma tração de decolagem suficiente para o peso real de decolagem.
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Reduced Takeoff
Engenharia de Operações
Algumas Definições :
• Para um peso de decolagem e OAT fixos, a utilização de tração reduzida de decolagem ao invés de tração máxima de decolagem resulta numa operação mais próxima dos limites de performance da aeronave.
• Apesar do procedimento de temperatura assumida considerar que a tração reduzida é mantida durante todo o segmento de decolagem, inclusive quando houver falha de motor, é permitido a qualquer momento durante a decolagem (inclusive após falha de motor), a critério do piloto, avançar as manetes de potência até o N1% máximo de decolagem.
• Reduced Climb é diferente de Reduced Thrust
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Reduced Takeoff
Engenharia de Operações
Limitações :
• A utilização de tração reduzida é proibida em pistas contaminadas (água, neve,slush, gelo) ou com anti-skid inoperante.
• A utilização de tração reduzida é proibida com o EEC operando no modo Alternate.
• Não é recomendada a utilização de tração reduzida se existirem condições meteorológicas potenciais para formação de Windshear.
• É permitida a utilização de tração reduzida em pistas molhadas, desde que sejam utilizadas as análises de decolagem calculadas para a condição “Wet”.
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Parte 10
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Improved Climb
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Algumas Definições :
• Quando a performance estiver limitada pela subida (normalmente segundo segmento) e tivermos pista extra disponível para correr, podemos utilizar o método do “Improved Climb” para melhorar o nosso MTOW.
• Os motores fornecem energia para a aeronave, que pode ser trocada tanto por velocidade, quanto por gradiente de subida. Quando decolamos com improved climb, aceleramos mais a aeronave em solo, para que na faz de subida possamos trocar a energia dos motores por um gradiente maior, jáque a velocidade foi adquirida na pista.
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Improved Climb
Engenharia de Operações
Restrições :
Existem algumas restrições para a utilização desta técnica, como por exemplo, pistas contaminadas ou aeronave com Anti-Skid Inoperante.
Normal Takeoff
Improved Climb Takeoff
Maior VelocidadeMaior Gradiente(ou mesmo
gradiente com mais peso)
Menor VelocidadeMenor Gradiente
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Bibliografia
Engenharia de Operações
Para a confecção deste guia, as seguintes fontes foram consultadas :
- Manuais cursos “Performance Engineer” – Boeing
- Materiais diversos - Boeing
- Aerodinâmica e teoria de vôo – Jorge M. Homa
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